Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels

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Post-doc : Calcul Haute Performance en Turbulence : application aux machines hydrauliques

Objectif de l’étude

L’objectif de ce projet est de développer les méthodes nécessaires à la réalisation de simulations instationnaires fines dans le contexte des machines hydrauliques. En ce sens, l’équipe MOST a intégré le groupement du CNRS, « SUCCESS » (http://success.coria-cfd.fr) qui fédère 8 laboratoires français autour du développement du CHP dans le domaine de la simulations de la turbulence. L’équipe participe ainsi au développement de YALES2, un code massivement parallèle, permettant la réalisation de géométries réalistes (http://www.coria-cfd.fr/index.php/YALES2). L’une des principales difficultés de la prédiction numérique d’écoulements pour des applications hydrodynamiques industrielles réside dans la description fiable des effets de la turbulence. Pour cela, l’approche dite de « simulation des grandes échelles » (SGE) propose de simuler explicitement les instationnarités à grandes échelles de l’écoulement et de modéliser uniquement les instationnarités à petites échelles La description directe (sans modélisation) des grandes échelles permet de prédire correctement les écoulements influencés par les instationnarités turbulentes. Cependant, le cadre théorique sur lequel s’appuie les SGE conduit à des contraintes sur la génération du maillage, qu’il faut intégrer.
Afin de permettre l’utilisation d’une telle stratégie de simulations dans un contexte de machines hydrauliques, de nouvelles méthodes numériques doivent être développées. En particulier, il s’agit de prendre en compte des structures solides tournantes dans les simulations, afin de pouvoir simuler l’ensemble d’une turbine (distributeur, roue, aspirateur). Prendre efficacement en compte dans un code de calcul la présence d’un tel élément nécessite de lever plusieurs verrous et différentes stratégies numériques peuvent être envisagées à cet effet. La précision et le sur-coût de telles approches dans un contexte CHP doivent être évalués. L’objectif à terme consistera à disposer d’un outil prédictif permettant de simuler les instabilités hydrodynamiques présentes dans une turbine. Une seconde phase consistera alors à l’utilisation de ce module pour analyser finement les instabilités hydrodynamiques et leurs conséquences sur les performances des machines. A ce stade des interactions avec le laboratoire des machines hydrauliques de l’EPFL pourront être envisagées.